KR101776601B1 - 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치 - Google Patents

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Abstract

터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 방법은 터치 입력 장치가 터치 입력에 따라 정전 용량의 변화가 발생한 영역을 결정하는 단계, 상기 터치 입력 장치가 상기 영역 중 정전 용량의 변화량이 상한값과 하한값 사이이거나, 상기 변화량이 상기 상한값 이상인 기준 영역을 결정하는 단계 및 상기 터치 입력 장치가 상기 기준 영역의 면적을 기준으로 상기 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 방법 및 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치{ESTIMATING METHOD FOR INTENSITY OF PRESSURE BASED ON AREA OF TOUCHED REGION AND TOUCH INPUT APPARATUS FOR SENSING INTENSITY OF PRESSURE BASED ON AREA OF TOUCHED REGION}
이하 설명하는 기술은 터치 입력에 따른 압력의 세기를 측정하는 기법에 관한 것이다.
스마트폰 등의 시장확대와 함께 다양한 터치 입력 장치가 등장하고 있다. 터치 입력 장치는 일반적으로 터치 입력의 유무 및 터치 입력의 위치를 입력 명령으로 사용한다. 나아가 최근 터치 입력 장치는 터치의 압력의 세기(터치의 강도)를 새로운 입력 명령의 유형으로 사용하기 시작했다.
한국등록특허 제10-1506511호
이하 설명하는 기술은 일정한 범위의 정전 용량을 갖는 영역의 크기를 기준으로 터치 입력에 따라 발생한 압력의 세기를 측정하는 기법을 제공하고자 한다.
터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 방법은 터치 입력 장치가 터치 입력에 따라 정전 용량의 변화가 발생한 영역을 결정하는 단계, 상기 터치 입력 장치가 상기 영역 중 정전 용량의 변화량이 상한값과 하한값 사이이거나, 상기 변화량이 상기 상한값 이상인 기준 영역을 결정하는 단계 및 상기 터치 입력 장치가 상기 기준 영역의 면적을 기준으로 상기 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정하는 단계를 포함한다.
터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치는 전극을 포함하는 전극층, 전도성 금속 재질이고, 상기 전극층에 평행한 방향으로 연장되는 금속층, 상기 전극층과 상기 금속층 사이에 위치하는 스페이서층 및 상기 전극층과 상기 금속층 사이의 거리 변화에 따라 정전 용량의 변화가 발생한 영역에서 정전 용량의 변화량이 상한값과 하한값 사이이거나, 상기 변화량이 상기 상한값 이상인 기준 영역을 결정하고, 상기 기준 영역의 면적을 기준으로 터치 입력에 따른 압력의 세기를 측정하는 컨트롤러 회로를 포함한다.
이하 설명하는 기술은 터치에 따라 일정한 압력을 받는 면적을 기준으로 압력의 세기를 효과적으로 측정한다.
도 1은 터치 입력 장치의 단면도에 대한 예이다.
도 2는 터치 입력 장치의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 3은 전극층 및 금속층에 대한 평면도의 예이다.
도 4는 터치 입력 여부를 결정하는 기준에 대한 예이다.
도 5는 터치 입력에 따른 압력의 변화가 발생하는 영역에 대한 예이다.
도 6은 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정하는 기준에 대한 예이다.
도 7은 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정하는 기준에 대한 다른 예이다.
도 8은 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정하는 기준에 대한 또 다른 예이다.
도 9는 터치 입력이 발생한 위치에 따라 정전 용량의 크기를 보정하는 예이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하 설명하는 터치 입력 장치는 종래의 터치 입력의 세기(압력의 세기)까지 인식할 수 있는 장치이다. 이하 설명하는 터치 입력 장치는 종전 터치 입력 장치와 같이 터치의 유무 내지 터치의 위치를 결정하는 구성을 포함할 수 있다.
종래 터치 입력 장치에서 터치를 인식하는 구성은 터치를 감지하기 위한 전극층(터치 센서), 전극층에 신호를 인가하는 구동 회로 및 구동 회로를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 의미이다. 터치 패널은 정전방식, 저항막 방식(감압 방식) 등 다양한 방식이 사용될 수 있다. 정전 방식은 대부분 투영형(PCAP, Projected Capacitive)을 사용한다. PCAP 방식은 자체 정전 용량을 이용하는 방식(Self-Capacitive)과 상호 정전 용량을 이용하는 방식(Mutual-Capacitive)으로 구분된다.
이하 설명하는 기술에서 터치를 인식 하기 위한 구성은 다양한 방식이 사용될 수 있다. 종래 터치를 인식하기 위한 구성 내지 기술에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.
이하에서는 도면을 참조하면서 터치 입력 장치가 터치 입력의 세기를 측정하는 방법에 관하여 구체적으로 설명하겠다. 도 1은 터치 입력 장치(100)의 단면도에 대한 예이다. 도 1은 터치 입력 장치(100)에서 터치 압력의 세기를 측정하기 위한 구성을 중심으로 도시한 예이다. 도 1에서는 구동 회로, 제어회로 등을 도시하지 않았다.
도 1을 살펴보면 터치 입력 장치(100)는 유리층(110), 터치 센서층(120), 디스플레이 모듈(130), 전극층(140), 스페이서층(150) 및 금속층(160)을 구비한다. 터치 입력 장치(100)는 도 1과 다른 구성을 가질 수도 있다. 터치 입력 장치(100)의 구성은 도 1과 다른 순서를 가질 수도 있다.
유리층(110)은 사용자의 손가락 또는 터치 인터페이스 도구(스타일러스 펜 등)가 직접 접촉하는 구성이다. 터치 센서층(120)은 사용자의 터치 입력의 유무 및 터치 입력의 위치를 감지한다. 디스플레이 모듈(130)은 LCD 패널과 같이 일정한 영상을 출력하는 구성이다.
도 1에서 전극층(140)은 디스플레이 모듈(130)의 아래에 위치한다. 전극층(120)은 일정한 절연막 상에 전극을 구비할 수 있다. 절연막은 전류가 전도되지 않는 절연 물질로 구성된다. 절연막은 PET(Polyethylene terephthalate)과 같은 플라스틱 재질의 얇은 투명 필름(film)으로 이루어 질 수 있다. 전극층(140)에서 전극은 일 방향으로 형성된 복수의 전극을 포함할 수 있다. 전극은 전류가 전도되는 물질로 구성된다. 전극은 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 균일한 두께의 투명 전도막(ITO: Indium Tin Oxide), 은잉크(silver ink), 구리(copper) 또는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
스페이서층(150)은 전극층(140)과 금속층(160) 사이에 위치한다. 스페이서층(150)는 전극층(140)과 금속층(160) 사이에 일정한 공간을 확보하기 위한 구성이다. 스페이서층(150)은 전극층(140)과 금속층(160)을 지지하는 내부 격벽(151, 152)을 포함할 수 있다. 스페이서층(150)은 유전체(dielectric substance)로 채워질 수 있다. 유전체는 오픈 셀 발포제(open cell foam), 젤(gel), 경결합 중합체(lightly linked polymer) 등과 같은 물질을 포함한다. 예컨대, 스페이서층(150)은 공기(air)로 채워질 수도 있다.
금속층(160)은 전도성 있는 금속 물질로 구성된다. 한편 금속층(160)은 터치 입력 장치(100)를 물리적으로 지지하는 구성일 수 있다. 예컨대, 금속층(160)는 터치 입력 장치(100)에서 내부를 지지하는 금속물질, 케이스 등일 수 있다.
도 2는 터치 입력 장치(200)의 구성을 도시한 블록도의 예이다. 도 2는 정전 용량의 변화량을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 터치 입력 장치(200)에 대한 예이다. 터치 입력 장치(200)는 터치 센서층(210), 전극층(220), 전극 회로(225), 금속층(230), 컨트롤러 회로(240) 및 메모리(250)를 포함한다.
터치 센서층(210)은 복수의 구동 전극과 복수의 수신 전극을 이용하여 터치 입력의 위치를 감지한다. 도 2에서 터치 센서층(210)에 대한 자세한 구성은 도시하지 않았다.
전극층(220)은 도 1의 전극층(140)에 대응하는 구성이다. 전극 회로(225)는 입력신호(T1)를 전극층(220)에 인가한다. 전극 회로(225)는 하나의 신호 (T1)를 전극층(220)에 전달한다. 입력신호(T1)는 다른 예로 정현파, 구형파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다. 한편 도 2에 도시하지 않았지만 전극 회로(225)는 금속층(230)에 접지 전압을 제공할 수도 있다.
컨트롤러 회로(240)는 출력신호(R1)를 전극층(220)으로부터 수신한다. 전극층(220)과 금속층(230)의 구조에 따라 경우에 따라서 컨트롤러 회로(240)는 출력신호(R1)를 금속층(230)으로부터 수신할 수도 있다. 전극층(220)과 금속층(230)의 구조에 대한 예는 후술한다. 컨트롤러 회로(240)는 전극층(220)과 금속층(230) 사이의 정전 용량을 측정할 수 있다.
정전 용량의 변화량은 기준값(시작값)에서 변화한 정도를 의미한다. 예컨대, 컨트롤러 회로(240)는 터치가 입력 시작되는 시점의 정전 용량을 기준으로 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있다. 컨트롤러 회로(240)는 기본적으로 정전 용량의 변화량을 기준으로 터치로 인한 압력의 세기를 측정한다. 컨트롤러 회로(240)가 압력의 세기를 결정하는 과정은 후술한다. 한편 컨트롤러 회로(240)는 터치 센서층(210)로부터 터치 입력의 위치를 수신할 수 있다.
메모리(260)는 터치에 따른 압력의 세기를 결정하기 위한 추가적인 정보 또는/및 압력의 세기를 보정하기 위한 정보를 저장할 수 있다.
참고로 컨트롤러 회로(240)는 터치 센서층(210)을 통해 터치가 입력된 위치를 확인할 수 있다. 또한 컨트롤러 회로(240)는 터치를 입력하는 도구가 외부면에 닿는 면적을 확인할 수도 있다.
도 2에 따르면 터치 입력 장치(220) 중 컨트롤러 회로(240)가 정전 용량을 측정하고, 압력의 세기를 측정한다. 다만 이하 설명의 편의를 위해 터치 압력의 세기를 측정하는 주체를 터치 입력 장치(200)로 설명한다.
터치 입력 장치(200)는 하나의 평면(터치 스크린)을 복수의 단위 구역(cell)으로 구분하고, 각 단위 구역마다 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있다. 터치 입력 장치(200)가 단위 구역 마다 정전 용량을 측정하기 위한 다양한 구조가 가능하다. 몇 가지 구조에 대해 설명한다. 도 3은 전극층(220) 및 금속층(230)에 대한 평면도의 예이다. 도 3에서 왼쪽에는 전극층(220)을 도시하였고, 오른쪽에는 금속층(230)을 도시하였다.
도 3(a)는 전극층(220)뿐만 아니라 금속층(230)이 복수의 전극 형태를 같는 경우이다. 전극층(220)은 제1 방향의 일례로 세로 방향으로 형성된 복수의 전극을 구비한다. 금속층(230)은 제2 방향의 일례로 가로 방향으로 형성된 복수의 전극을 구비한다. 전극층(220)에 입력 신호가 인가되면, 금속층(230)으로 출력 신호가 출력된다. 반대로 금속층(230)에 입력 신호가 인가되면, 전극층(220)으로 출력 신호가 출력될 수 있다. 전극층(220) 및 금속층(230) 각각 복수의 영역으로 구획되어 있으므로 컨트롤러 회로(240)는 일정한 단위 영역마다 정전 용량을 측정할 수 있다. 나아가 전극층(220)과 금속층(230)을 이용하여 압력이 가해지는 위치를 파악할 수도 있다.
도 3(b)는 전극층(220)이 복수의 전극을 갖는 형태로 갖고, 금속층(230)은 일체로 구성된 예이다. 전극층(220)은 서로 인접하게 형성된 2개의 전극(제1 전극 및 제2 전극)들을 갖는다.
전극층(220)의 전극 중 어느 하나에 제1 입력 신호가 인가된다. 제1 입력신호는 일례로 정현파, 구형파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다. 전극층(220)의 전극 중 나머지 하나의 전극은 출력신호를 출력한다. 터치 입력 장치(200)는 출력 신호를 기준으로 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있다. 이 경우, 영역의 개수만큼의 출력신호들이 있으므로, 일정한 단위 구역마다 정전 용량을 측정할 수 있다.
한편 금속층(230)에도 제2 입력 신호가 인가될 수 있다. 제2 입력신호는 기준전압 일례로 접지전압일 수 있다. 압력에 의하여 전극층(220)과 금속층(230) 사이의 거리가 감소하면, 전극층(220)에 형성된 제1 전극과 제2 전극 사이의 상호 정전용량(mutual capacitance)이 감소한다. 출력신호는 상호 정전용량의 변화의 측정에 사용된다.
도 3(c)는 전극층(220)이 복수의 전극을 갖는 형태로 갖고, 금속층(230)은 일체로 구성된 다른 예이다. 전극층(220)은 하나의 방향으로 형성된 복수의 제1 전극들과 동일한 방향으로 형성된 다른 복수의 제2 전극들을 구비한다. 도 3(c)에서 제2 전극에만 출력신호가 전달되는 선로를 표시하였다.
금속층(230)으로는 제1 입력신호가 인가될 수 있다. 제1 입력신호는 기준전압 일례로 접지전압일 수 있다. 전극층(220)에서 복수의 제1 전극들에 제2 입력신호가 인가되고, 다른 제2 전극들로부터 출력신호가 출력된다. 제2 입력신호는 일례로 정현파, 구형파, 삼각파 또는 계단 함수일 수 있다. 압력에 의하여 전극층(220)의 제1 전극과 금속층(230) 사이의 거리가 감소하면, 전극층(220)의 제1 전극과 제2 전극 사이의 상호 정전용량(mutual capacitance)이 감소한다. 터치 입력 장치(200)는 제2 전극의 출력 신호를 기준으로 정전 용량의 변화량을 측정할 수 있다. 도 3(c)와 같은 경우에도 복수의 영역으로 전극이 구분되어 터치 입력 장치(200)는 일정한 단위 구역마다 정전 용량을 측정할 수 있다.
도 4는 터치 입력 여부를 결정하는 기준에 대한 예이다. 터치 입력 장치(200)는 먼저 터치 입력이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 터치된 면적에 관계 없이 터치 입력 장치(220)는 정전 용량의 변화량이 일정한 임계값 이상인 경우에만 터치 입력이 있다고 판단한다. 도 4는 시간에 따른 정전 용량의 변화량을 도시한 예이다. 도 4를 살펴보면 터치 입력 장치(200)는 정전 용량의 변화량(A)를 터치 입력으로 판단하지 않고, 정전 용량의 변화량(B)를 터치 입력으로 판단한다.
도 5는 터치 입력에 따른 압력의 변화가 발생하는 영역에 대한 예이다. 도 5에서 각 도면의 위쪽에는 정전 용량의 변화량을 3차원 형태의 그래프로 도시한다. 해당 그래프는 터치가 가능한 2차원 영역(또는 일부 영역)에서 측정된 정전 용량을 도시한다. 해당 그래프는 xy 평면이 터치가 입력되는 평면을 나타내고, z는 압력의 세기를 나타낸다. 도 5에서 각 도면의 아래쪽에는 xy 평면에서의 정전 용량값을 도시한다. 도 5의 각 도면 아래쪽은 복수의 단위 구역(cell)마다 압력의 세기를 도시한다. 도 5에서 검은색 점선으로 표시한 영역은 터치 인터페이스 도구가 물리적으로 접촉한 영역을 나타낸다. 도 5에서 붉은색 점선으로 표시한 영역은 터치 입력에 의해 정전 용량의 값이 변화한 영역을 나타낸다.
도 5(a), 도 5(b) 및 도 5(c)는 동일한 터치 입력 장치(200)에서 터치 입력에 의해 발생한 경우이다. 도 5(a), 도 5(b) 및 도 5(c)는 물리적으로 동일한 압력을 가한 경우이다. 다만 압력을 가한 터치 인터페이스 도구가 직접 닿는 면적이 상이하다. 각 면적은 도 5(a) > 도 5(b) > 도 5(c)의 관계를 갖는다. 도 5를 살펴보면 물리적으로 닿은 면적이 상이한 경우라도 동일한 압력이 가해진다면 정전 용량이 변화하는 영역의 크기가 거의 동일한 것을 알 수 있다. 도 5에서 압력의 세기가 양수(positive)인 단위 구역의 개수가 도 5(a) 내지 도 5(c)에서 거의 동일한 것을 알 수 있다.
즉, 터치 입력 장치(200)는 기본적으로 터치에 의해 압력의 세기가 변화한 단위 구역의 면적을 기준으로 압력의 세기를 측정할 수 있다. 터치 입력 장치(200)는 압력의 세기가 변화한 단위 구역의 개수를 기준으로, 해당 개수에 비례하는 압력의 세기를 추정할 수 있다.
도 6은 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정하는 기준에 대한 예이다. 도 6은 터치 입력 장치의 터치 스크린(평면)에서 터치에 의해 압력이 발생한 정도를 도시한 3차원 그래프이다. 터치 입력 장치(200)는 터치에 의해 정전 용량이 변경된 영역 중 일부 영역을 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다.
예컨대, 터치 입력 장치(200)는 압력의 세기(또는 정전 용량의 값)가 일정한 값 이상인 영역만을 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다. 터치 입력 장치(200)는 도 6에서 압력의 세기가 하한값 이상인 영역을 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다. 즉, 터치 입력 장치(200)는 압력의 세기가 하한값 이상인 영역의 면적(크기)를 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다. 압력의 세기기 하한값 이상인 영역은 2차원 평면 상에 표현할 수 있다.
터치 입력 장치(200)는 압력의 세기가 하한값 이상이고 상한값 이하인 영역만을 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다. 예컨대, 터치 입력 장치(200)는 압력의 세기가 20 내지 40에 위치한 영역을 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 압력의 세기가 20 내지 40에만 위치한 3차원 영역의 부피를 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다. 터치 입력 장치(200)는 도 6에서 점선의 사각형으로 표시한 A' 구역 중에서 압력이 발생한 3차원 영역의 부피를 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다.
터치 입력 장치(200)는 압력의 세기가 하한값이상이고 동시에 상한값 이하인 영역과 압력의 세기가 상한값을 초과한 영역을 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 압력의 세기가 20 내지 40에 위치한 3차원 영역의 부피를 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다. 터치 입력 장치(200)는 도 6에서 실선의 사각형으로 표시한 A 구역 중에서 압력이 발생한 3차원 영역의 부피를 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다.
터치 입력 장치(200)는 면적 또는 부피와 매칭되는 압력의 세기를 포함하는 테이블을 사전에 마련할 수 있다. 메모리(250)가 해당 테이블을 저장한다. 터치 입력 장치(200)는 전술한 일정한 조건에 따라 면적 또는 부피를 연산하고, 테이블에서 해당 면적 또는 부피에 대응하는 압력의 세기를 선택하여 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정할 수 있다. 또는 터치 입력 장치(200)는 면적 또는 부피를 변수로 사용하는 수식(함수)를 사용하여 압력의 세기를 연산할 수도 있다.
한편 도 6에서 설명한 하한값 및 상한값은 장치 제조자가 특정한 값으로 설정할 수 있다.
도 7은 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정하는 기준에 대한 다른 예이다. 도 7은 터치 입력 장치(200)에서 터치 입력에 따라 압력이 발생한 경우를 가정한 것이다. 도 7에서 기준 영역은 압력의 세기를 결정하기 위한 기준이 되는 영역을 의미한다. 도 7에서 하한값을 10으로 가정하였고, 기준 영역은 압력의 세기가 하한값인 10 이상인 영역을 표시한다. 터치 입력 장치(200)는 전술한 바와 같이 기준 영역의 2차원 면적 또는 3차원 부피를 기준으로 압력의 세기를 결정할 수 있다. 2차원 면적을 기준으로 압력의 세기를 결정한다면, 터치 입력 장치(200)는 기준 영역의 면적 또는 기준 영역을 구성하는 단위 구역의 개수를 기준으로 압력의 세기를 결정한다.
3차원 부피를 기준으로 압력의 세기를 결정한다면, 터치 입력 장치(200)는 도 6과 같이 기준 영역에서 압력의 세기를 높이로 갖는 3차원 형태의 그래프를 생성한다. 이후 터치 입력 장치(200)는 압력의 세기가 하한값 내지 상한값 사이에 있는 영역의 부피를 연산한다. 최종적으로 터치 입력 장치(200)는 연산한 부피를 기준으로 압력의 세기를 결정한다.
도 8은 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정하는 기준에 대한 또 다른 예이다. 도 8은 3차원 영역을 결정한 예를 도시한다. 결정한 영역이 도 8과 같이 정사면체와 같은 형태라면 부피는 '높이 × 2차원 면적'에 해당한다. 도 8은 압력의 세기를 결정하는 기준이 되는 3차원 영역을 보다 단순화하여 표현한 것이다. 다만 일반적으로 터치 입력이 발생하면 압력을 받는 연속된 구간은 도 6과 같이 압력의 세기가 선형적으로 변화할 것이다. 따라서 도 8은 터치 입력 장치(200)가 부피 연산이 되는 3차원 영역을 단순하게 후처리한 결과로 볼 수도 있다. 물론 터치 입력 장치(200)는 도 6과 같이 압력의 세기가 선형적으로 변하는 도형을 생성하고, 해당 도형의 부피를 연산할 수도 있다.
나아가 터치 입력 장치(200)는 압력의 세기를 연산한 후에 일정한 후처리를 할 수도 있다. 터치 입력 장치(200)는 기준 영역의 면적 또는 부피를 기준으로 압력의 세기를 결정한 후에 후처리를 수행할 수 있다. 또는 터치 입력 장치(200)는 정전 용량의 값을 측정한 후에 후처리를 수행하고, 후처리를 수행한 값을 기준으로 압력의 세기를 측정할 수 있다.
(1) 터치 인터페이스의 종류에 따라 직접 장치에 접촉하는 면적이 달라진다. 예컨대, 기준 영역만을 대상으로 판단하면 동일한 압력에 대해 큰 엄지 손가락이 상대적으로 접촉한 면적이 작은 검지보다 더 낮은 압력으로 추정될 수 있다. 터치 입력 장치(200)는 터치 센서층(120) 등을 이용하여 접촉한 면적의 크기를 알 수 있다. 터치 입력 장치는 접촉한 면적의 크기를 기준으로 측정된 정전 용량의 값을 보정할 수 있다. 또는 터치 입력 장치(200)는 접촉한 면적을 기준으로 연산한 압력의 세기를 보정할 수 있다.
(2) 압력의 세기(정전 용량의 변화량)를 측정한 값에 노이즈가 있을 수 있다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 일정한 크기의 윈도우를 갖는 미디언 필터(median filter)를 이용하여 정전 용량 값을 보정할 수 있다.
(3) 터치 입력 장치(200)가 측정한 압력의 세기는 연속된 구간에서 선형적이지 않을 수 있다. 이 경우 터치 입력 장치(200)는 측정한 압력의 세기를 연속된 구간에서 선형적으로 일정하게 스케일링할 수 있다. 터치 입력 장치(200)는 스케일링된 압력의 세기를 기준으로 기준 영영의 부피를 연산한다.
(4) 터치 입력 장치(200)는 터치가 입력된 상대적인 위치에 따라 측정된 압력의 세기를 보정할 수도 있다. 예컨대, 터치 입력 장치(200)에서 가장 자리 영역은 물리적인 내부 구조때문에 실제 터치에 따른 압력보다 적은 압력으로 인식될 수 있다. 도 1을 기준으로 설명하면 스페이서층(150)의 격벽(151, 152) 근처(터치 스크린의 가장 자리)를 터치하면, 터치 스크린의 중심을 터치하는 것보다 전극층(140)과 금속층(160)의 거리가 덜 가까워진다. 이 경우 터치 입력의 위치에 따라 측정된 압력의 세기를 일정하게 보정하는 것이 바람직하다. 터치 입력의 위치는 터치 센서층(120)을 이용하여 알 수 있다. 도 9는 터치 입력이 발생한 위치에 따라 정전 용량의 크기를 보정하는 예이다. 예컨대, 도 9에서 A1 영역에 대한 압력의 세기는 보정하지 않고, A2 영역에 대한 압력의 세기는 +1로 보정하고, A3 영역에 대한 압력의 세기는 +3으로 보정할 수 있다. 도 9는 압력의 세기를 보정하는 하나의 예에 불과하다. 터치 입력 장치(200)의 내부 구조 및 재질 등에 따라서 보정값은 다양할 수 있다. 한편 메모리(250)는 터치 입력에 따라 압력의 세기를 보정하기 위한 테이블 등을 저장할 수 있다.
본 실시례 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시례는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : 터치 입력 장치
110 : 유리층
120 : 터치 센서층
130 : 디스플레이 모듈
140 : 전극층
150 : 스페이서층
160 : 금속층
200 : 터치 입력 장치
210 : 터치 센서층
220 : 전극층
225 : 전극회로
230 : 금속층
240 : 컨트롤러 회로
250 : 메모리

Claims (13)

  1. 터치 입력 장치가 터치 입력에 따라 정전 용량의 변화가 발생한 영역을 결정하는 단계;
    상기 터치 입력 장치가 상기 영역 중 측정값이 하한값 이상인 기준 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 터치 입력 장치가 상기 기준 영역에서 상기 측정값으로 결정되는 3차원 영역의 부피를 기준으로 상기 터치 입력에 따른 압력의 세기를 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 측정값은 정전 용량의 값 또는 정전 용량의 변화량이고, 상기 3차원 영역은 상기 기준 영역이라는 평면에서 상기 하한값을 기준으로 상기 측정값이 상한값 미만인 경우 상기 측정값을 높이로 갖고, 상기 측정값이 상기 상한값 이상인 경우 상기 상한값을 높이로 갖는 영역인 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치가 상기 영역 중 정전 용량의 변화량이 기준값 이상인 지점이 존재하는 경우 상기 터치 입력이 발생했다고 판단하고, 상기 압력의 세기를 결정하는 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 입력 장치는 상기 영역을 구분하는 복수의 단위 영역마다 상기 측정값을 측정하고, 상기 기준 영역에 위치하는 단위 영역에서의 상기 측정값을 기준으로 상기 압력의 세기를 결정하는 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 영역은 상기 기준 영역에서 일정한 단위마다 측정되는 상기 측정값을 기준으로 결정되는 3차원 공간인 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 측정하는 방법.
  6. 전극을 포함하는 전극층;
    전도성 금속 재질이고, 상기 전극층에 평행한 방향으로 연장되는 금속층;
    상기 전극층과 상기 금속층 사이에 위치하는 스페이서층; 및
    상기 전극층과 상기 금속층 사이의 거리 변화에 따라 정전 용량의 변화가 발생한 영역에서 측정값이 하한값이상인 기준 영역을 결정하고, 상기 기준 영역에서 상기 측정값으로 결정되는 3차원 영역의 부피를 기준으로 터치 입력에 따른 압력의 세기를 측정하는 컨트롤러 회로를 포함하되,
    상기 측정값은 정전 용량의 값 또는 정전 용량의 변화량이고, 상기 3차원 영역은 상기 기준 영역이라는 평면에서 상기 하한값을 기준으로 상기 측정값이 상한값 미만인 경우 상기 측정값을 높이로 갖고, 상기 측정값이 상기 상한값 이상인 경우 상기 상한값을 높이로 갖는 영역인 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 영역 중 정전 용량의 변화량이 기준값 이상인 지점이 존재하는 경우 상기 터치 입력이 발생했다고 판단하고, 상기 압력의 세기를 결정하는 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 영역을 구분하는 복수의 단위 영역마다 상기 측정값을 측정하고, 상기 기준 영역에 위치하는 단위 영역에서의 상기 측정값을 기준으로 상기 압력의 세기를 결정하는 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 3차원 영역은 상기 기준 영역에서 일정한 단위마다 측정되는 상기 측정값을 기준으로 결정되는 3차원 공간인 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 부피와 압력의 세기를 매칭한 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 테이블을 이용하여 상기 압력의 세기를 결정하는 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 터치 입력의 위치를 감지하는 터치 센서층을 더 포함하고,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 터치 센서층에서 검출한 터치 영역의 크기에 따라 측정된 상기 압력의 세기를 보정하는 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 터치 입력의 위치를 감지하는 터치 센서층을 더 포함하고,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 터치 입력의 위치에 따라 상기 압력의 세기를 보정하는 터치된 영역의 면적을 기준으로 터치 압력의 세기를 감지하는 터치 입력 장치.
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JP2002214058A (ja) 2001-01-16 2002-07-31 Fujikura Ltd 圧力センサおよびその製造方法
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